二维码技术与应用

二维码技术与应用新大陆孙洋2015.5目录二维码的发展和特性1二维码、QR码及编码2二维码芯片3二维码的应用4二维码教学平台设备（讨论）5条码发展的几个里程碑symbol公牛眼码IBM工程师伍兰德发明二维码的发展传统市场的快速增长-2004规模约30亿人民币-每年以35％左右速度增长二维码是按一定规律在平面（二维方向上）分布出黑白相间的图形，用以记录数据、符号信息的特殊图形。市场格局Honeywell及Moto的业务占全球市场的65%以上小厂商仅占有11%的份额全球二维码识读模组市场格局一维条码在水平面上用黑白表示内容，二维码在水平空间上用黑白表示内容。二维条码技术是在一维条码无法满足实际应用需求的前提下产生的。由于受信息容量的限制，一维条码通常是一串数字，是对物品的标识，而二维条码是对物品的描述。所谓对物品的标识，就是给某物品分配一个代码，代码只是物品的一个ID。而二维码可以描述物品本事各种特性，包括大小、颜色、重量等信息。因此在应用上一维码必须依赖于后台数据库。一维码和二维码的区别二维码的特性高密度性具有高纠错能力对图文等多种信息进行编码可进行加密二维码的特性二维条码与其他介质的比较比较点二维码磁卡IC卡RFID抗磁力强弱中等强抗静电强中等中等强抗损性强可折叠可穿孔可切割弱不可折叠不可穿孔不可切割弱不可折叠不可穿孔不可切割中等不可折叠不可穿孔不可切割影印性可不可不可不可载体要求无需加工制作特别加工制作特别加工制作特别加工制作识别方式非接触式接触式接触式非接触式识别角度多角度单一单一全方位传真性可不可不可不可容量7kByte76Byte100Byte3KByte成本几乎零成本3元15元10元RFID感知识别设备RFIDD二维码电子信息载体在物联网中的优势感知数据信息传输数据流信息（安全协议）二维码感知数据信息传输数据流信息二维码特性是以图像的形式为载体，可以被拍照和以图片的方式进行传输，可以不需要专用设备就可以进行传输。2、服务器下载1、拍照应用服务器应用服务器RFID二维码条码感知与识别设备手机1、基于图形化，可以多重加密，具有更高安全性二维码是图形化信息载体，需专用的识别软件才可以识别，还可加入指纹、签字等，甚至加入DES加密算法等进行多重加密，在传输过程无需额外的传输加密协议。因此，广泛应用在情报传递（商业、经济、军事情报）、应用在有价票券、防伪等应用。二维码电子信息载体在物联网中的优势二维码电子登机牌二维码电子保单政府机要公文关于二维码的防伪特性RFID防伪：个体防伪（唯一性）、高价防伪（成本高）二维码防伪：，具有批量性防伪依赖于系统应用的防伪、低价防伪（成本低）2、可以快速生成、修改和时空快速传递二维码电子信息载体在物联网中的优势二维码可以通过系统软件编码快速生成和被修改，并通过网络快速传递向任何一个指定的手机或其他端末设备，也可以从任何一个端末设备，转发到另外一个端末设备。因此广泛应用在电子票务、电子餐券、折扣券、会员管理等电子凭证业务上，其中典型应用有世博二维码电子门票系统、麦当劳网上商店、南航电子登机系统等。应用服务器感知与识别设备用户1用户2转发生成二维码发送感知与识别传输二维码生成平台3、可以灵活快速的打印二维码电子信息载体在物联网中的优势二维码税票火车票二维码可以被快速地打印，因此广泛应用在如税票、车票、支票、等各种票据业务管理和防伪上。二维码电子信息载体在物联网中的优势4、在移动物联网下应用，具有更多的商业模式随着手机的普及和软硬件系统的提升，手机既可以作为二维码的载体也可以通过安装软件作为二维码感知与识别终端，使得有更多的商业模式被创新，是实现O2O的商业模式的重要载体，也使得物联网更融入我们生活。电子商务电子凭证二维码路标零成本、多样性、强附着性二维码电子信息载体在物联网中的优势5、零成本、强附着性，无处不在零二维码电子信息载体在物联网中的优势6、未来信息的最主要入口2000年门户网站：新浪、网易等2010年搜索引擎：谷歌、百度2015年二维码二维码的发展和特性1二维码、QR码及编码2解码与二维码芯片3二维码的应用4二维码教学（讨论）5二维条码的分类二维条码通常分为以下二种类型：（1）行排式二维条码又称：堆积式二维条码或层排式二维条码，其编码原理是建立在一维条码基础之上，按需要堆积成二行或多行。有代表性的行排式二维条码有PDF417、CODE49、CODE16K等。（2）矩阵式二维条码又称：棋盘式二维条码。具有代表性的矩阵式二维条码有：QRCode、DataMatrix、MaxiCode等。二维条码的分类QRDataMatrix汉信码主要二维码的对比项目QR（日）PDF417（美）DM（韩）汉信码（中）备注发明时间1994年1992年1989年2005年国家标准是是否是国际标准是是是是面积最小21*2190*910*10mm*mm最大177*177853*270144*144信息存储量大最小小大字节/平方英寸2953（7%纠错信息）1106（0.2%纠错信息）1556（14%纠错信息）4350数字7089271031167829字符429618502354350汉字18172174二进制295315563262纠错能力纠错分级4级9非离散分级4级最高纠错30%46.20%25%30%最低纠错7%0.20%14%8%表示中文优差一般优解码速度快慢一般快抗畸变、污损能力较弱一般超强强二维条码的识读识别设备二维条码的识读设备依识读原理的不同可分为：（1）线性CCD和线性图像式识读器（LinearImager），可识读一维条码和行排式二维条码（如PDF417）。（2）带光栅的激光识读器，可识读一维条码和行排式二维条码。（3）图像式识读器（ImageReader），可识读一维条码和二维条码。行排式二维条码—PDF417PDF417条码是由留美华人王寅敬博士发明的。PDF取自英文PortableDataFile三个单词的首字母，意为“便携数据文件”。因为组成条码的每一符号字符都是由4个条和4个空共17个模块构成，所以称为PDF417条码。1．PDF417条码PDF417是一种多层、可变长度、具有高容量和高纠错能力的二维条码。每一个PDF417符号可以表示1100个字节、或1800个ASCⅡ字符或2700个数字的信息。项目特性可编码字符集全ASCII字符或8位二进制数据，可表示汉字，也可以图片等信息类型连续、多层字符自校验功能有符号尺寸可变，高度3到90行，宽度90到583个模块宽度双向可读是错误纠正码词数2到512个最大数据容量（错误纠正级别为0时）1850个文本字符或2710个数字或1108个字节附加属性可选择纠错级别、可跨行扫描、宏PDF417条码、全球标记标识符等PDF417条码的特性PDF417符号结构每一个PDF417符号由多层堆积而成3-90层。每一层包括：a.左空白区b.起始符c.左层指示符号字符d.1到30个数据符号字符e.右层指示符号字符f.终止符g.右空白区左空白区右空白区终止右层指示符码词数据区左层指示符码词起始层1层6层5层4层2层3PDF417字符结构号字符的结构每一个符号字符包括4个条和4个空，每一个条或空由1-6个模块组成。在一个符号字符中，4个条和4个空的总模块数为17。511111251234567891011121314151617s1s2s3s451111125b1b2b3b451111125PDF数据编码PDF417条码字符集由三个簇构成，簇号分别为0、3、6．每一个簇包含以不同的条、空形式表示的所有929个PDF417条码的码字，这929个码字的取值范围为0~928。具体含义如下：1）0~899用于表示数据；2）900，901，902，913，924用于模式标识；3）925，926，927用于GLI（全球标记标识符GlobalLabelIdentifier）；4）922，923，928用于宏四一七条码（当待编码信息量太大时，一个条码无法表示，则使用它）；5）921用于阅读器初始化；6）903~912,914~920保留未使用。在每一簇中，每一符号字符对应唯一的码字。PDF417码按行的不同使用不同的簇中的符号字符，每三行使用相同簇的符号字符。例如：第一行使用第0簇的符号字符，第二行使用第3簇的符号字符，第三行使用第6簇的符号字符。簇号=【（行-1）mod3】x3，比如第四行簇号=【（4-1）mod3】x3=0在对于信息进行编码的时候，PDF417条码并不是简单的把信息转换成对应簇的码字。它把信息分为三种压缩模式编码：文本压缩模式（TC）；字节压缩模式（BC）；数字压缩模式（NC）。我们在编码时，根据原始信息，选择不同的模式进行压缩编码，然后对编码进行对应簇的处理。这三种模式之间的切换如图。其中码字900锁定文本压缩模式，码字901和924锁定字节压缩模式，902锁定数字压缩模式。913表示将文本压缩模式暂时切换为字节压缩模式。PDF数据编码PDF417条码的标准化现状中国——二维条码列为九五期间的国家重点科技攻关项目。1997年12月码国家标准GB/T17172-1997《四一七条码》正式颁布；自Symbol公司1991年将PDF417作为公开的标准后，PDF417条码为越来越多的标准化机构所接受。如：AIM——1994年被选定为国际自动识别制造商协会（AIM）标准；ANSIMH10.8——1996年美国标准化委员会(ANSI)将PDF417做为美国的运输包装的纸面EDI标准；CEN——1997年欧洲标准化委员会(CEN)通过了PDF417的欧洲标准；PDF417的纠错二维条码PDF417采用了Reed-Solomon纠错码进行纠错，因此它的自动纠正错误的能力比较高。但是PDF417的错误纠正能力越高，它所需要的纠错码字就越多，可存放资料量就越少。所以我们可以得知PDF417的错误纠正能力与每个条码可存放的资料量有关，PDF417码将错误纠正等级分为9个等级，其值从0到8，级数愈高，错误纠正能力愈强。在一般的编码过程中建议编入至少10%的检查字码。错误纠正等级与纠正码字数目的关系如表所示。不同的字数建议适用的错误纠正等级QR码QRCode是由日本Denso公司于1994年9月研制的一种矩阵式二维条码，QR(QuickResponse)从这个名字就可以看出快速识读的特性。姓名：陈朱管email：[e-mail]电话：[phone]地址：福州马尾新大陆科技园1）360度识读：QR码的三个角上有三个寻象图形，使用CCD识读设备来探测码的位置、大小、倾斜角度、并加以解码，实现360度高速识读。2）识读速度快：每秒可以识读30个含有100个字符QR码。3）QR码容量密度大：可以放入1817个汉字、7089个数字、4200个英文字母。QR码用数据压缩方式表示汉字，仅用13bit即可表示一个汉字，比其他二维条码表示汉字的效率提高了20%。此外微型QR码可以在1厘米的空间内放入35个数字或9个汉字或21个英文字母，适合对小型电路板对ID号码进行采集的需要。4）高纠错等级：QR具有4个等级的纠错功能，即使破损或破损也能够正确识读。5）QR码抗弯曲的性能强：通过QR码中的每隔一定的间隔配置有校正图形，从码的外形来求得推测校正图形中心点与实际校正图形中心点的误差来修正各个模块的中心距离，即使将QR码贴在弯曲的物品上也能够快速识读。6）可分割性：QR码可以分割成16个QR码，可以一次性识读数个分割码，适应于印刷面积有限及细长空间印刷的需要。300个字符或数字被编进这样大小的QR码里面同样的数据只有条码的十分之一大小QR码的特性的基本特性QR码的特性的基本特性符号规格21×21模块（版本1）-177×177模块（版本40）(每增加一规格：每边增加4个模块)数据类型与容量（指最大规格符号版本40-L级）数字数据7089个字符字母数据4296个字符8位字节数据2953个字符中国汉字、日本汉字数据